La Moelle osseuse

La fabrique du sang

Albert Najman

• Éditeur: Odile Jacob
• Année: 2019
• ISBN:
  9782738149718
• Sujet: Medicine
• Sous-sujet: Medical Theory, Practice & Reference

«J'ai voulu, dans ce livre, mettre en évidence la moelle osseuse, cet extraordinaire organe, souvent méconnu, dont nous dépendons, qui travaille pour notre bien-être et notre immunité. Les découvertes récentes nous ont amenés à mieux comprendre l'intimité moléculaire de cet organe et à intervenir sur son fonctionnement. Les greffes qui, il y a encore peu de temps, nous semblaient impossibles sont désormais des interventions courantes. Si les maladies les plus fréquentes de la moelle osseuse sont la conséquence de carences en fer et en vitamines, les avancées fondamentales actuelles nous conduisent à la guérison de maladies comme les leucémies et les lymphomes, et à la réparation d'anomalies héréditaires qui altèrent la fabrication du sang.» Pr A. N. Un livre très accessible qui nous éclaire sur la fabrique du sang auquel notre vie se rattache. Albert Najman, professeur d'hématologie à l'université Pierre-et- Marie-Curie, a été chef du service des maladies du sang à l'hôpital Saint-Antoine à Paris, de 1986 à 2003.

CHAPITRE 1

La moelle osseuse n’est pas mystérieuse

---

D’où vient la moelle osseuse ?

Les premières ébauches du futur organe qui va fabriquer les cellules du sang apparaissent très tôt chez l’embryon, au cours du premier mois de la grossesse, avant même l’ébauche d’autres organes. Ce sont déjà des cellules qui peuvent capter l’oxygène apporté par le sang de la mère. Dès qu’un réseau vasculaire est créé et permet la circulation, ces cellules primitives vont migrer dans le foie. Elles vont y installer l’entière chaîne de production des cellules du sang et se multiplier suffisamment pour assurer leurs fonctions dans l’embryon. Cette activité va persister entre le troisième et le septième mois de grossesse, mais dès le quatrième mois les cavités qui se sont créées à l’intérieur des os deviennent le siège de la future moelle osseuse. La rate a aussi de manière transitoire des foyers de production de cellules sanguines. À partir du sixième mois de formation du fœtus, l’activité de la moelle osseuse devient dominante alors que celles du foie et de la rate s’éteignent progressivement.

Comment la moelle osseuse est-elle faite ?

Moelle rouge et moelle jaune

La moelle osseuse est un organe très volumineux dont la masse est supérieure à celle du foie. Comme l’avait noté Galien, elle n’est pas uniformément répartie dans le squelette. Il y a des zones où les cellules qui forment la graisse sont les plus nombreuses – c’est la moelle jaune ou moelle graisseuse – et d’autres où il y a peu de graisse mais beaucoup de sang – c’est la moelle rouge ou moelle active, qui produit les cellules sanguines. La moelle active est surtout présente aux extrémités des os longs (os des membres), dans les os plats (crâne, omoplates, sternum, bassin) et dans les vertèbres. La moelle graisseuse est surtout concentrée dans la partie centrale des os longs. Il existe un équilibre entre la moelle active et la moelle graisseuse. En cas de besoin, la moelle active s’expand aux dépens de la moelle graisseuse pour obtenir une augmentation de la production des cellules sanguines. Au cours du vieillissement, la moelle graisseuse s’accroît aux dépens de la moelle active et l’augmentation du nombre des adipocytes* ralentit la production.

Les niches dans les os

Dans les cavités osseuses, la moelle est organisée en niches (Figure 1) délimitées par une trame solide, ou stroma, faite de cellules et de matériaux de soutien en contact interactif avec les cellules osseuses et avec les cellules hématopoïétiques* (ici). Un réseau vasculaire fait d’artérioles qui amènent l’oxygène et les matériaux nécessaires et de veinules, ou sinus, par où les cellules sanguines produites quittent la moelle entoure chacune de ces niches. Un réseau très dense de fibres nerveuses se déploie autour de ce réseau vasculaire.

Figure 1. Une niche hématopoïétique

Elle est limitée par les travées osseuses contre lesquelles les ostéoblastes (cellules construisant les os) sont accolés. L’intérieur de la niche est une trame qui supporte les cellules, les vaisseaux et tous les ingrédients nécessaires à la production des cellules sanguines à partir des cellules souches hématopoïétiques (CSH). La trame est constituée d’une matrice extracellulaire et de cellules stromales. Les cellules endothéliales forment la paroi des vaisseaux. CMLM : cellules multipotentes lympho-myéloïdes.

Les cellules hématopoïétiques sont regroupées selon le type de cellules qu’elles vont produire dans des territoires délimités où sont présents tous les ingrédients nécessaires. Par exemple, les cellules qui vont donner naissance aux globules rouges entourent des cellules riches en fer. Ce fer est nécessaire à la production de l’hémoglobine, qui est le principal composant des globules rouges pour assurer le transport de l’oxygène. Il provient en grande partie des globules rouges âgés qui sont détruits en fin de vie dans la moelle osseuse et dont ces macrophages récupèrent le fer.

Les cellules qui vont donner naissance aux polynucléaires sont proches des petites artères et les cellules donnant naissance aux plaquettes sont accolées aux sinus veineux.

Le fonctionnement de la moelle osseuse ou comment passer de 1 à 10

C’est effectivement la particularité de cet organe d’avoir à produire dix types de cellules différentes par leur morphologie et leurs fonctions. Aucun autre organe de notre corps n’a un tel objectif ! De plus ces cellules sont à produire en nombre différent selon leur fonction.

La production doit être permanente et pouvoir s’ajuster aux besoins habituels ou exceptionnels.

Ce cahier des charges, pour prendre une expression managériale, est ce qui constitue l’hématopoïèse (du grec : haimatôpoiein, haimato = sang ; poiein = faire), c’est-à-dire l’ensemble du processus qui aboutit à la formation des cellules sanguines.

Des découvertes incessantes depuis environ soixante ans nous permettent maintenant d’avoir une vision globale de ce fonctionnement, de ses composants et de ses mécanismes de contrôle, au point de pouvoir réaliser des greffes et même d’envisager à l’avenir de produire les cellules sanguines en dehors de la moelle.

Comment donc passer de 1 à 10 ? Y a-t-il une cellule initiale commune ou au contraire des cellules différentes dès le départ ?

Question longtemps posée car il est plus logique comme pour les autres organes de reproduire simplement ce qui existe déjà : une cellule de la paroi intestinale remplace à l’identique une autre cellule de la paroi intestinale comme une cellule de la paroi d’une veine remplace la cellule abîmée par une coupure !

La réponse fut apportée en 1961 quand deux auteurs canadiens, James Till et Ernest McCulloch, observèrent chez des souris, venant de recevoir une greffe de moelle d’une autre souris des boursouflures à la surface de la rate de ces animaux au dixième jour post-greffe. Il s’agissait d’amas de cellules de lignées sanguines différentes dont on put rapidement démontrer qu’elles avaient une origine cellulaire commune. De fait, chacun de ces amas pouvait à lui seul reproduire une moelle complète chez une souris où il avait été greffé.

L’isolement de ces cellules chez la souris apporta la démonstration qu’il y avait bien une cellule initiale commune à partir de laquelle toutes les lignées se développaient : cette cellule était en effet capable à elle seule de faire se développer une nouvelle moelle complète lorsqu’elle était greffée.

Qu’en était-il chez l’homme ?

Bien sûr, on ne pouvait faire directement ces observations, mais des travaux très patients aboutirent à la même constatation, à savoir l’existence de cellules souches1. Ces cellules souches sont le 1 de notre accroche.

Avant de poursuivre, il faut souligner le rôle exceptionnel que la souris va avoir dans la découverte de l’hématopoïèse.

Les connaissances que nous avons sur cette production ont été obtenues en effet d’abord chez la souris puis chez l’homme au fur et à mesure des progrès techniques dans l’isolement des cellules, leur caractérisation et leurs propriétés. Les études vont être menées en parallèle !

La souris est un petit mammifère de reproduction rapide dont la moelle fonctionne d’une manière très proche de la moelle humaine. Une lignée spéciale de souris permet même de recevoir des cellules d’origine humaine qui peuvent s’y développer. Ce rapprochement a été un élément décisif dans la compréhension du fonctionnement de la moelle osseuse de l’homme, de ses anomalies et de ses maladies. Notre fabuliste La Fontaine avait donc bien raison de dire que l’on a souvent besoin d’un plus petit que soi ! (fable « Le Lion et le Rat »).

Revenons alors à la question centrale quand on s’intéresse à la moelle osseuse : comment passer de 1 à 10 ?

La production par étapes

Le point de départ de cette « aventure » dans les méandres de la moelle osseuse a été la possibilité de maintenir en culture des cellules de la moelle dans des boîtes stériles contenant un milieu nutritif, comme l’avait suggéré Neumann. Deux équipes ont ouvert cette voie pratiquement au même moment : celle de Dov Pluznik et Leo Sachs en Israël et celle de Ray Bradley et Donald Metcalf en Australie en 1966. Ce furent d’abord des cellules de moelle de souris puis des cellules humaines qui furent mises en culture. Il devint alors possible d’observer dans le temps le développement de ces cellules et de comprendre comment on aboutissait à une production aussi diversifiée.

En culture, les cellules se divisent et forment des amas ou « colonies* » dont l’aspect variera selon le temps écoulé depuis le début de la culture. Plus ce temps est long, plus la colonie sera volumineuse, comportant jusqu’à plusieurs centaines de cellules, ce qui signifie que la cellule fondatrice devait être très peu développée. À l’inverse, une cellule qui forme rapidement un amas, en général de petite taille, est une cellule déjà très avancée dans la voie de son développement.

On a pu ainsi découvrir qu’il y avait des étapes reconnaissables dans la formation des cellules sanguines.

De même, en faisant varier la composition des milieux nutritifs, on a pu isoler des substances qui agissaient sur le développement des colonies. C’est ainsi que les facteurs de croissance ont été découverts. Leur isolement biochimique ultérieur a abouti à des molécules utilisées maintenant en thérapeutique chez l’homme.

Ces études ont été menées de pair avec des greffes chez la souris des différentes catégories de cellules émanant des colonies pour confirmer la véracité des hypothèses fondées sur les constatations in vitro.

Toutes ces méthodes ont été appliquées sur des cellules animales puis sur des cellules humaines avec dans l’ensemble une bonne correspondance des résultats.

On a pu ainsi distinguer trois ensembles de cellules : celui des cellules « souches », celui des cellules multipotentes* qui sont capables de donner naissance à plusieurs lignées et celui des cellules très spécialisées qui leur font suite en deux étapes : celle des progéniteurs puis celle des précurseurs, qui amènent directement aux cellules sanguines. Parmi toutes ces cellules, seuls les précurseurs ont un aspect reconnaissable différent selon les lignées que l’on peut reconnaître au microscope. Toutes le...

Table des matières

• Couverture
• Titre
• Copyright
• Avant-propos
• INTRODUCTION - La moelle osseuse, une usine méconnue
• CHAPITRE 1 - La moelle osseuse n'est pas mystérieuse
• CHAPITRE 2 - Nos amies, les cellules sanguines
• CHAPITRE 3 - Les cellules sanguines ont la charge de notre bien-être
• CHAPITRE 4 - Les défauts de fonctionnement de la moelle osseuse
• CHAPITRE 5 - Les erreurs graves
• CHAPITRE 6 - L'alimentation au service de la moelle osseuse
• CHAPITRE 7 - La greffe de moelle osseuse ou greffe de cellules souches hématopoïétiques
• CHAPITRE 8 - Perspectives
• Épilogue
• Appendice technique : les moyens d'étude de la moelle osseuse et des cellules sanguines
• Glossaire
• Notes
• Pour en savoir plus
• Index
• Remerciements
• Table